發(fā)布時間：2020-07-11 23:20

【摘要】：電磁式激振器是一種以電磁力為激振力的激振器,通過電磁鐵裝置實現部件或機構的穩(wěn)定的周期運動,或提供給部件一定大小的應力。以此種激勵方式為激勵的疲勞試驗機為電磁式高頻疲勞試驗機,由于其響應速度快、頻率高、效率好、節(jié)能環(huán)保,該種機型的疲勞試驗機在工程實踐中有著廣泛的應用。目前市面廣泛使用的電磁式高頻疲勞試驗機其行程小,在實際工程測試中有很多變形量較大的材料的疲勞測試很難進行,或者使用其他類型的疲勞試驗機但是效率低、耗能大。針對以上問題,本文設計了可實現大行程的電磁式激振器。本文設計的電磁式激振器需滿足實現大行程和實現高頻振動兩個條件。其主要結構包括電磁鐵機構、激振質量、激振彈簧三部分。首先建立單自由度彈簧系統(tǒng),并對其進行分析,確定其固有頻率與其激振頻率之間的理論關系,為設計激振器提供理論基礎。對電磁式疲勞試驗機進行系統(tǒng)建模分析,分析表明隨著激振彈簧剛度的增加,疲勞試驗機整機固有頻率增加;分析了激振頻率與工作頻率之比λ對系統(tǒng)放大因子的影響,確定共振區(qū)域及λ值,為激振器結構設計提供依據。并以此為基礎進行激振彈簧及激振質量的選材與設計,確定其結構參數。對電磁式激振器核心部件—電磁鐵結構進行數學建模分析,綜合電磁鐵理論,運用虛位移原理推導出電磁鐵吸力公式,最終得出電流及氣隙的變化是影響電磁吸力的主要因素。電磁鐵機構為電磁激振器實現既定運動的核心部件,經驗法的設計方式,在結構設計方面難免有不合理之處,采用有限元仿真分析的方法對電磁鐵機構進行有優(yōu)化設計,大大提高其性能參數。有限元分析采用磁場分析功能強大的maxwell軟件對銜鐵端部形狀、線圈距銜鐵徑向距離、線圈骨架厚度等因素進行分析,優(yōu)化初步設計結構,仿真表明結構優(yōu)化后的吸力特性明顯優(yōu)于初始設計結構;對優(yōu)化后的電磁鐵結構,進行靜態(tài)特性及瞬態(tài)特性分析,分析線圈匝數、電壓對電流變化的影響,從而確定在最短的時間內實現電流的增加及減少,即提高了激勵的響應速度。針對設計的激振器結構進行樣機制作,并對電磁鐵機構進行試驗驗證分析。首先進行靜態(tài)吸力特性試驗,驗證仿真分析的正確性。進而進行動態(tài)特性試驗,試驗以電壓、激振頻率、線圈匝數為變量,響應銜鐵位移為觀測結果,實驗過程中的磁勢為參考,數據表明,在匝數一定時,電壓越高、頻率越小銜鐵的位移量越大,同時磁勢的值越大。而當激振頻率一定時,匝數越少、電壓越高、銜鐵的位移量越大,同時磁勢的值越大。實驗數據的走勢與仿真分析相契合。進行動作時間的測量,得到電磁鐵動作特性。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH87

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本文編號：2751072